GIS隔离开关机构电动机故障分析王文浩

GIS隔离开关机构电动机故障分析王文浩

王文浩

山东中实易通集团有限公司监理技术中心山东省济南市250002

摘要：隔离开关机构箱安装力一式优化随着社会经济的快速发展，对电力的需求也越来越大，而电网的快速发展，使得生产一线出现了结构性缺员问题。原有的隔离开关机构箱安装力一式需要多人协作，安装步骤多，进度缓慢，一旦中间步骤出现偏差，只有拆除重新安装。

关键词：GIS隔离开关；电机故障；分析

引言：提高现场隔离开关机构安装的速度和安装一次成功率，可以直接加快安装进度、节约大量人力、物力，减少用户停电时间，更好地保障了修试工作的开展，为公司带来经济效益。

1.GIS隔离开关操作原理

隔离开关电动操作分远方（监控机）和就地（就地控制柜）两种。其动作原理是分、合闸脉冲触发分合闸继电器励磁，分合闸继电器辅助接点实现继电器励磁的自保持以及操作电机的运转，当分、合闸操作完成后，由隔离开关行程位置接点触发时间继电器回路，切断操作回路，操作电极停止运转。

2.GIS隔离开关拒动产生的严重性

一是影响操作时间。由于每次拒动都要等待继保班前来处理，花费了大量时间，不但在操作时间上受到中调的考核，而且影响了后续的操作，使得相应的工作时间也要推迟。二是增大风险。隔离开关拒动属于操作中可能出现的风险之一，当隔离开关出现拒动时会增大相应操作的风险，同时，如果拒动发生在夜间时，也增大了继保人员在路途中的人身风险

3.GIS隔离开关拒动的原因分析

3.1电动操作失效分析

电动操作回路由脉冲触发回路和电机控制回路构成。脉冲触发回路由分、合闸继电器，时间继电器辅助接点，热耦继电器辅助接点，手合继电器辅助接点及闭锁回路组成。电机控制回路有热耦合继电器及分、合闸继电器辅助接点构成。由操作原理可知，电动操作失效的主要原因为脉冲发生器件故障、脉冲触发回路中继电器及继电器辅助接点故障、电机回路故障。通过检查测量回路的通断情况，继电器的辅助接点动作情况，逐步缩小故障的存在范围，确定故障的元器件，对故障进行处理。

3.2常见故障

分、合闸继电器及其辅助接点损坏，造成继电器辅助接点不能正常动作，隔离开关电动、手动操作回路失灵，出现操作异常。分、合闸继电器是隔离开关控制回路中的重要器件之一，它相应的辅助接点分布在隔离开关的电动操作回路与手动机械操作回路中。当出现该种故障时，表现在隔离开关不能进行电动操作，严重情况下手动机械操作也会失效。虽然博罗站GIS隔离开关机构箱外部都加装了防雨罩，但是碰上阴雨天或是湿度比较大的天气时，其内部还是有明显的水珠，而且由于内部没有加装加热器，使得内部潮气和水珠不能尽快消失，进而造成接触器接触不良，不能正常工作，这是造成隔离开关操作失灵的主要原因；另外，汇控箱内的加热器不能有效的把里面的潮气排出，也导致了接触器接触不良，不能正常工作。例如，博罗站220kV博义甲线开关#5母侧26145刀闸在一次操作时拒合，经检查发现为分闸辅助接点发生捻连，造成继电器相对接点不能正常动作，这样隔离开关电动不能正常操作。出现操作异常的原因很多，除继电器及辅助接点损坏等原因外，还可能是继电器通流容量小，交、直流回路故障，隔离开关辅助接点故障，闭锁条件不满足等情况，在实际中，应熟练掌握其控制及操作原理，出现异常，应理清故障的查找思路，利用正确的方法，逐步的排查、缩小故障的范围，找到症结所在，进行处理。

4.故障分析

由于本次隔离开关机构电动机故障是多批次重复出现，应先排除以下情况。一是电动机的批次质量问题。二是电动机实际输出功率小于标称功率，导致电动机长期超载运行导致损坏。为此，对同批次采购的电动机进行了试验，项目包括绝缘试验、1600V工频耐压试验、功率测量、稳恒直流测量、桥式整流测量、1.5倍过电流耐受测量和130%Ue1min工作测量。试验数据如表1所示。通过测试确认，同批次电动机质量合格，没有发现不合格电动机；电动机的实测功率大于180W，排除了电动机超载运行损坏的可能。同结构、同型号的电动机进行出厂试验以及其他变电站长期运行均正常。因此故障原因很有可能与变电站运行状态有关。根据现场服务人员反映，GIS设备所在的变电站建造在江边，环境湿度常年大于80%。在电站调试期间，有一段时间现场仪表显示湿度大于90%。考虑是否是高湿环境对电动机造成的影响。模拟现场湿度环境对电动机进行了的模拟试验，试验方法和试验数据如下。

将电动机安装在等效机构上，整体放在密闭的模拟湿度环境中，进行带负载电动试验，测量在不同湿度、温度和负载时，电动机定子和转子的对地绝缘电阻。电动机定子和转子对地绝缘电阻随着试验次数增加，湿度增大，绝缘电阻出现下降量过大，电动机仍然能动作，但电动机运转时声音变得尖锐，同时电刷处有电火花。由以上试验数据可以看出，电动机所处环境湿度对电动机定子和转子绕阻的对地绝缘有不同程度影响，电动机处于湿度较大的环境中，电动机定子和转子绕阻对地绝缘下降非常明显，当湿度减小时，电动机定子和转子绕阻对地绝缘会有所恢复。但电动机长期处于潮湿环境中，绕阻绝缘材料会产生霉变现象，会永久性破坏绕阻绝缘。通过以上检查与试验数据，分析导致电动机烧损的主要原因是长时间处于湿度大的环境中，且没有及时采取有效的驱湿措施，湿度过大会使电动机绝缘大幅降低，进而导致匝间绝缘击穿，电流增大。同时电刷处出现较大电火花，加速了电刷磨损，炭粉进入换向器之间缝隙，引起换向器短路，电动机转速急速下降，进一步永久性破坏线圈绝缘性能，导致故障面积继续扩大，最终烧毁电动机。

5.故障处理

一般机构中都会安装加热器，加热器原理是加热空气，使可能形成凝露的水分保留在空气中，防止凝露在设备表面形成，但无法降低机构内的湿度，仅仅只能解决凝露问题。且随着环境温度的升高加热器的作用变小，特别是高温高湿的环境，加热器无法满足降低运行环境湿度的要求。为了从根本上解决高湿度对电动机的影响，拆除机构内的加热器，改用了新型的除湿器。除湿器的原理是利用珀尔帖效应和微电子技术，将空气中水气分子凝结成水，通过导水管排出，控制电动机运行环境内的湿度。通过改造后的机构已经安全运行2年，再未出现过电动机故障的情况，问题已经解决。

总结：隔离开关操作异常是运行中常见故障之一，变电站运行人员要熟悉隔离开关的操作原理、掌握正确的操作方法，不断提高对操作异常的处理技能，当出现异常时能够及时正确处理。同时，做好变电站日常的维护工作对避免隔离开关及其他设备出现异常，以及对发生异常的及时处理都有重要的作用。

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